(57)【要約】【課題】燃料噴射弁において、噴射終了時における制御弁体２３の閉弁バウンスの抑制、および、噴射開始時における初期噴射率勾配の直立化を達成する。【解決手段】アーマチャ２１において、制御弁体２３を収容する穴３２の開口面３３は、摺動軸部２７よりも径大であり、制御室９の開放時に制御室９から流出した燃料に曝される。これにより、噴射開始において、開口面３３には、制御室９から流出した燃料の動圧が大きく作用する。このため、制御弁体２３による制御室９の開放を速やかに行うことができるので、噴射開始時における初期噴射率勾配を直立化することができる。また、噴射終了において、開口面３３には、絞り膜効果による燃料圧が大きく作用する。このため、制御弁体２３による制御室９の閉鎖を緩やかに行うことができるので、噴射終了時における制御弁体２３の閉弁バウンスを抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔を開閉する噴射弁体と、この噴射弁体を開弁方向に駆動するアクチュエータとを備え、
前記噴射弁体に対し閉弁方向に燃料圧を作用させるための制御室、前記制御室へ燃料を流入させるための流入流路、および前記制御室から燃料を流出させるための流出流路を形成し、
前記アクチュエータの動作に応じ前記流出流路を前記制御室に対して開閉することで、前記制御室への燃料の流出入状態を可変して、前記噴射弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動する燃料噴射弁において、
前記アクチュエータは、前記流出流路を前記制御室に対して開閉する制御弁体と、ソレノイドコイルへの通電により励磁されて一方に変位するとともに、所定の付勢手段により常時他方に付勢されるアーマチャとを有し、
このアーマチャは、所定のボディにより摺動自在に支持される摺動軸部と、摺動軸部の他方側に設けられて前記制御弁体を収容する収容部とを有し、
この収容部には他方に向かって開口する穴が設けられ、この穴に前記制御弁体が収容され、
前記穴の開口面は、前記摺動軸部よりも径大であり、前記制御室の開放時に前記制御室から流出した燃料に曝されることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記摺動軸部と前記収容部とは別体として設けられ、前記摺動軸部および前記収容部の一方が他方に圧入されて一体化していることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を噴射して供給する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料噴射弁１００では、図３に示すように、電磁ソレノイド式のアクチュエータ１０１の動作により制御室１０２の燃料圧を増減することで、燃料の噴射を開始または停止するものが公知である。この燃料噴射弁１００は、噴孔（図示せず）を開閉する噴射弁体（図示せず）と、噴射弁体を開弁方向に駆動するアクチュエータ１０１とを備え、噴射弁体に対し閉弁方向に燃料圧を作用させるための制御室１０２、制御室１０２へ燃料を流入させるための流入流路１０３、および制御室１０２から燃料を流出させるための流出流路１０４を形成する。
【０００３】
また、アクチュエータ１０１は、流出流路１０４を制御室１０２に対して開閉する制御弁体１０７と、ソレノイドコイル１０８への通電により励磁されて一方に変位するアーマチャ１０９と、アーマチャ１０９を常時他方に付勢するスプリング１１０とを有する。さらに、アーマチャ１０９は、所定のボディ１１１により摺動自在に支持される摺動軸部１１２を有し、摺動軸部１１２の他端に制御弁体１０７を収容する。
【０００４】
そして、燃料噴射弁１００は、アクチュエータ１０１の動作に応じ流出流路１０４を制御室１０２に対して開閉することで、制御室１０２への燃料の流出入状態を可変して制御室１０２の燃料圧を増減する。
【０００５】
すなわち、ソレノイドコイル１０８に通電が始まってアーマチャ１０９および制御弁体１０７が一方に変位すると、流出流路１０４が制御室１０２に対して開放される。ここで、流出流路１０４に設けられた流出側絞り１１５は、流入流路１０３に設けられた流入側絞り１１６よりも燃料が流れやすくなるように設定されているので、流出流路１０４が制御室１０２に対して開放されると、制御室１０２において燃料の流出流量が燃料の流入流量よりも大きくなる。この結果、制御室１０２の燃料圧が低下して噴射弁体が開弁方向に駆動され、燃料の噴射が開始する。
【０００６】
また、ソレノイドコイル１０８への通電が停止されてアーマチャ１０９および制御弁体１０７が他方に変位すると、流出流路１０４が制御室１０２に対して閉鎖される。これにより、流入流路１０３から制御室１０２への燃料の流入が継続する一方、制御室１０２から流出流路１０４への燃料の流出が止まる。この結果、制御室１０２の燃料圧が上昇して噴射弁体が閉弁方向に駆動され、燃料の噴射が停止する。
【０００７】
ところで、燃料噴射弁１００では、噴射終了時における制御弁体１０７の閉弁バウンスが課題視されるようになっている。すなわち、制御弁体１０７により流出流路１０４が制御室１０２に対して閉鎖されると、流出流路１０４や制御室１０２等の燃料の流動部で圧力波が発生する。そして、この圧力波が各流動部で反射往復することにより制御弁体１０７のバウンシングが生じて、制御弁体１０７による閉弁が不安定になり、結果的に噴射の終了が不安定になってしまう。
【０００８】
また、噴射終了時における制御弁体１０７の閉弁バウンスの抑制とともに、噴射開始時における初期噴射率勾配の直立化が要求されるようになっている。
すなわち、燃料噴射弁１００による燃料噴射では、メイン噴射の前後にプレ噴射やアフター噴射等を行う噴射の多段化が行われるようになっており、この多段化に応じて、噴射開始時における初期噴射率勾配の直立化が要求されるようになっている。
【０００９】
つまり、図４に示すように、１つの噴射における噴射率の時間推移（以下、噴射パターンと呼ぶ）について、初期噴射率勾配が緩やかなパターンＡから、初期噴射率勾配がより急激なパターンＢへの転換が要請されている。そして、初期噴射率勾配を直立化することで、同一の噴射量であってもより短時間に集中して噴射できるようになり、この結果、例えばメイン噴射とプレ噴射とのインターバルを短縮することができるようになって、多段化の自由度が向上するのである。
【００１０】
以上により、燃料噴射弁では、噴射終了時における制御弁体１０７の閉弁バウンスの抑制、および、噴射開始時における初期噴射率勾配の直立化の両方を達成できる構造が要求されるようになっている。
なお、特許文献１には、制御室を形成せず、噴射弁体を電磁ソレノイドの磁気吸引力により直接的に駆動する燃料噴射弁において、噴射弁体の閉弁に伴う燃料の圧力波を緩和する構成が開示されている。
【００１１】
特許文献１の構成は、圧力波の伝播領域に断面多角形の金属筒体を配して圧力波の伝播を抑制しようとするものである。しかし、特許文献１の構成によれば、金属筒体の劣化により圧力波の伝播抑制効果が低下するので、燃料噴射弁の使用経時とともに噴射弁体のバウンシングが顕著になる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−５４５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、制御室を形成し、アクチュエータの制御弁体により制御室を開閉することで燃料の噴射を開始または停止する燃料噴射弁において、噴射終了時における制御弁体の閉弁バウンスの抑制、および、噴射開始時における初期噴射率勾配の直立化の両方を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射弁は、噴孔を開閉する噴射弁体と、噴射弁体を開弁方向に駆動するアクチュエータとを備え、噴射弁体に対し閉弁方向に燃料圧を作用させるための制御室、制御室へ燃料を流入させるための流入流路、および制御室から燃料を流出させるための流出流路を形成し、アクチュエータの動作に応じ流出流路を制御室に対して開閉することで、制御室への燃料の流出入状態を可変して、噴射弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動する。
【００１５】
また、アクチュエータは、流出流路を制御室に対して開閉する制御弁体と、ソレノイドコイルへの通電により励磁されて一方に変位するとともに、所定の付勢手段により常時他方に付勢されるアーマチャとを有する。さらに、アーマチャは、所定のボディにより摺動自在に支持される摺動軸部と、摺動軸部の他方側に設けられて制御弁体を収容する収容部とを有し、収容部には他方に向かって開口する穴が設けられ、穴に制御弁体が収容されている。そして、穴の開口面は、摺動軸部よりも径大であり、制御室の開放時に制御室から流出した燃料に曝される。
【００１６】
これにより、噴射開始において、流出流路が制御室に対して開放されると、穴の開口面には、制御室から流出した燃料の動圧が大きく作用する。このため、アーマチャは、ソレノイドコイルへの通電により生じる磁気吸引力に加えて、燃料の動圧による付勢力によっても強力に一方に付勢される。この結果、従来よりも、制御弁体による制御室の開放を速やかに行うことができるようになり、噴射弁体の開弁方向への移動を速めることができるので、噴射開始時における初期噴射率勾配を直立化することができる。
【００１７】
また、噴射終了において、制御弁体およびアーマチャが他方に向かって移動しようとするときに、穴の開口面には、制御弁体およびアーマチャの移動方向とは逆の方向に、絞り膜効果による燃料圧が大きく作用する。このため、制御弁体およびアーマチャの急激な移動が抑えられ、制御弁体による制御室の閉鎖は、従来よりも緩やかに行われるようになる。この結果、圧力波の発生を抑制することができるので、噴射終了時における制御弁体の閉弁バウンスを抑制することができる。
【００１８】
以上により、燃料噴射弁において、噴射終了時における制御弁体の閉弁バウンスの抑制、および、噴射開始時における初期噴射率勾配の直立化の両方を達成することができる。
【００１９】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射弁によれば、摺動軸部と収容部とは別体として設けられ、摺動軸部および収容部の一方が他方に圧入されて一体化している。
これにより、摺動軸部を摺動自在に支持するボディの方を分割することなく、アーマチャの支持構造を形成することができる。
【００２０】
ここで、摺動軸部と収容部とを別体とすることなく一体物として設けると、収容部の方が摺動軸部よりも径大であることから、ボディを周方向に分割した分割体によりアーマチャを包囲するようにしてアーマチャの支持構造を形成する必要がある。このため、摺動軸部を支持するための摺動孔が、周方向において異なる分割体で形成されるので、摺動孔の真円度が低下してしまう。
【００２１】
これに対し、摺動軸部と収容部とを別体として設けておけば、ボディに摺動孔を設けて、この摺動孔に摺動軸部および収容部の一方を挿入し、その後に他方を挿入して圧入することで、アーマチャの支持構造を形成することができる。このため、摺動孔の真円度を下げることなく、アーマチャの支持構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】燃料噴射弁の構成図である（実施例）。
【図２】燃料噴射弁の要部拡大図である（実施例）。
【図３】燃料噴射弁の要部拡大図である（従来例）。
【図４】噴射パターンを示すタイムチャートである（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
燃料噴射弁は、噴孔を開閉する噴射弁体と、噴射弁体を開弁方向に駆動するアクチュエータとを備え、噴射弁体に対し閉弁方向に燃料圧を作用させるための制御室、制御室へ燃料を流入させるための流入流路、および制御室から燃料を流出させるための流出流路を形成し、アクチュエータの動作に応じ流出流路を制御室に対して開閉することで、制御室への燃料の流出入状態を可変して、噴射弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動する。
【００２４】
また、アクチュエータは、流出流路を制御室に対して開閉する制御弁体と、ソレノイドコイルへの通電により励磁されて一方に変位するとともに、所定の付勢手段により常時他方に付勢されるアーマチャとを有する。さらに、アーマチャは、所定のボディにより摺動自在に支持される摺動軸部と、摺動軸部の他方側に設けられて制御弁体を収容する収容部とを有し、収容部には他方に向かって開口する穴が設けられ、穴に制御弁体が収容されている。そして、穴の開口面は、摺動軸部よりも径大であり、制御室の開放時に制御室から流出した燃料に曝される。
【００２５】
さらに、摺動軸部と収容部とは別体として設けられ、摺動軸部および収容部の一方が他方に圧入されて一体化している。
【実施例】
【００２６】
〔実施例の構成〕
実施例の燃料噴射弁１の構成を、図面に基づいて説明する。
燃料噴射弁１は、例えば、内燃機関（図示せず）の気筒内に燃料を噴射して供給するものであり、内燃機関の気筒ごとに装着されている。そして、燃料噴射弁１は、例えば、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール、燃料を高圧化してコモンレールに供給する燃料供給ポンプ（図示せず）、および燃料噴射弁１や燃料供給ポンプの動作を制御する電子制御装置（図示せず：以下、ＥＣＵと呼ぶ）等とともに、燃料噴射装置を構成する。
【００２７】
燃料噴射弁１は、例えば、図１に示すように、噴孔２を開閉する噴射弁体３と、噴射弁体３に当接して噴射弁体３と一体的に移動するコマンドピストン４と、噴射弁体３を閉弁方向に付勢するスプリング５と、噴射弁体３を開弁方向に駆動する駆動力を発生するアクチュエータ６とを備える。また、燃料噴射弁１は、噴射弁体３に対し閉弁方向に燃料圧を作用させるための制御室９、制御室９へ燃料を流入させるための流入流路１０、および、制御室９から燃料を流出させるための流出流路１１を形成する。
【００２８】
ここで、流入、流出流路１０、１１には、それぞれ、制御室９への燃料の流入を規制する流入側絞り１３、制御室９からの燃料の流出を規制する流出側絞り１４が設けられている。また、流出側絞り１４は、流入側絞り１３よりも燃料の通過抵抗が小さくなるように設けられている。
【００２９】
噴射弁体３は、弁ボディ１６に摺動自在に支持されて開弁方向または閉弁方向に移動する。また、噴射弁体３は、弁ボディ１６との間に、コモンレールから受け入れた高圧の燃料が溜まるノズル室１７を形成し、ノズル室１７に対して噴孔２を開閉する。なお、ノズル室１７の燃料圧は、噴射弁体３に対し開弁方向に作用する。
【００３０】
コマンドピストン４は、弁ボディ１６に摺動自在に支持されて制御室９を封鎖する。これにより、制御室９は、コマンドピストン４の移動に応じて容積が可変され、制御室９の燃料圧は、コマンドピストン４を介して噴射弁体３に作用する。
なお、制御室９およびノズル室１７から摺動隙間を経てリークした燃料は、スプリング５を収容するスプリング室１８に流入する。そして、スプリング室１８に流入した燃料は、制御室９から流出流路１１を経て流出した動的リークに伴う燃料とともに、燃料タンクに戻される。
【００３１】
アクチュエータ６は、ＥＣＵからの指令に応じて通電開始または停止されるソレノイドコイル２０、ソレノイドコイル２０への通電により励磁されて一方に駆動されるアーマチャ２１、アーマチャ２１を他方に付勢するスプリング２２、アーマチャ２１の他端に保持され、アーマチャ２１とともに変位して流出流路１１を制御室９に対して開閉する制御弁体２３を有する（以下、アクチュエータ６を電磁弁６と呼ぶ）。
【００３２】
そして、電磁弁６は、ＥＣＵからの指令に応じて、制御弁体２３を一方または他方に変位させて流出流路１１を制御室９に対して開閉することで、制御室９への燃料の流出入状態を可変して、噴射弁体３を開弁方向または閉弁方向に駆動する。
【００３３】
以上の構成により、ソレノイドコイル２０に通電が開始されると、アーマチャ２１および制御弁体２３が一方に変位して流出流路１１が制御室９に対して開放される。ここで、流出側絞り１４の方が流入側絞り１３よりも燃料が通過しやすいため、流出流路１１が制御室９に対して開放されると、流入流路１０から制御室９への燃料の流入量よりも、制御室９から流出流路１１への燃料の流出量が大きくなって制御室９の燃料圧が低下する。このため、噴射弁体３に作用する合力は開弁方向に強くなり、噴射弁体３が開弁方向に駆動されて噴孔２を開放し、燃料の噴射が開始される。
【００３４】
そして、ソレノイドコイル２０への通電が停止されると、アーマチャ２１および制御弁体２３が他方に変位して流出流路１１が制御室９に対して閉鎖される。これにより、制御室９から流出流路１１への燃料の流出が止まり、流入流路１０から制御室９への燃料の流入により制御室９の燃料圧が上昇する。このため、噴射弁体３に作用する合力は閉弁方向に強くなり、噴射弁体３が閉弁方向に駆動されて噴孔２を閉鎖し、燃料の噴射が停止される。
【００３５】
〔実施例の特徴〕
実施例の燃料噴射弁１の特徴を、図面に基づいて説明する。
実施例の燃料噴射弁１によれば、図２に示すように、電磁弁６のアーマチャ２１は、所定のボディ２６により摺動自在に支持される摺動軸部２７と、摺動軸部２７の一方側に設けられてソレノイドコイル２０へ通電により一方に吸引される被吸引部２８と、摺動軸部２７の他方側に設けられて制御弁体２３を収容する収容部２９とを有する。
【００３６】
すなわち、ボディ２６には摺動孔３１が設けられ、摺動孔３１に摺動軸部２７が摺動自在に収容されて支持されている。そして、摺動軸部２７および被吸引部２８と収容部２９とは別体として設けられ、摺動軸部２７に収容部２９が圧入されてアーマチャ２１として一体化している。さらに、収容部２９には他方に向かって開口する穴３２が設けられ、穴３２に制御弁体２３が収容されている。そして、穴３２の開口面３３は、摺動軸部２７よりも径大であり、制御室９の開放時に制御室９から流出した燃料に曝される。
【００３７】
〔実施例の効果〕
実施例の燃料噴射弁１によれば、電磁弁６のアーマチャ２１は、ボディ２６により摺動自在に支持される摺動軸部２７と、摺動軸部２７の他方側に設けられて制御弁体２３を収容する収容部２９とを有し、収容部２９には他方に向かって開口する穴３２が設けられ、穴３２に制御弁体２３が収容されている。そして、穴３２の開口面３３は、摺動軸部２７よりも径大であり、制御室９の開放時に制御室９から流出した燃料に曝される。
【００３８】
これにより、噴射開始において、流出流路１１が制御室９に対して開放されると、開口面３３には、制御室９から流出した燃料の動圧が大きく作用する。このため、アーマチャ２１は、ソレノイドコイル２０への通電により生じる磁気吸引力に加えて、燃料の動圧による付勢力によっても強力に一方に付勢される。この結果、制御弁体２３による制御室９の開放を速やかに行うことができるようになり、噴射弁体３の開弁方向への移動を速めることができるので、噴射開始時における初期噴射率勾配を直立化することができる。
【００３９】
また、噴射終了において、制御弁体２３およびアーマチャ２１が他方に向かって移動しようとするときに、開口面３３には、制御弁体２３およびアーマチャ２１の移動方向とは逆の方向に、絞り膜効果による燃料圧が大きく作用する。このため、制御弁体２３およびアーマチャ２１の急激な移動が抑えられ、制御弁体２３による制御室９の閉鎖は緩やかに行われるようになる。この結果、圧力波の発生を抑制することができるので、噴射終了時における制御弁体２３の閉弁バウンスを抑制することができる。
【００４０】
以上により、燃料噴射弁１において、噴射終了時における制御弁体２３の閉弁バウンスの抑制、および、噴射開始時における初期噴射率勾配の直立化の両方を達成することができる。
【００４１】
また、閉弁バウンスの抑制に関連して、被吸引部２８の他方面３５とボディ２６の一方面３６との間にも、噴射終了時に絞り膜効果が生じるので、他方面３５には、この絞り膜効果による燃料圧が大きく作用する。これにより、アーマチャ２１全体としては、被吸引部２８に作用する絞り膜効果による燃料圧、および、収容部２９に作用する絞り膜効果による燃料圧の両方によって閉弁バウンスが抑制されるため、閉弁バウンスに対するロバスト性が向上する。
【００４２】
さらに、閉弁バウンス抑制のために管理すべき隙間が、閉弁時における他方面３５と一方面３６との隙間、および、閉弁時における制御弁体２３の他端面３７と開口面３３との段差の２つになる。これにより、所定の閉弁バウンス抑制効果を得るための管理幅を、他方面３５と一方面３６との隙間のみを管理する場合に比べて広げることができる。このため、閉弁バウンス抑制のための管理工数を低減することができる。
【００４３】
また、摺動軸部２７および被吸引部２８と収容部２９とは別体として設けられ、摺動軸部２７に収容部２９が圧入されてアーマチャ２１として一体化している。
これにより、摺動軸部２７を摺動自在に支持するボディ２６の方を分割することなく、アーマチャ２１の支持構造を形成することができる。
【００４４】
ここで、摺動軸部２７および被吸引部２８と収容部２９とを別体とすることなく一体物として設けると、収容部２９の方が摺動軸部２７よりも径大であることから、ボディ２６を周方向に分割した分割体によりアーマチャ２１を包囲するようにしてアーマチャ２１の支持構造を形成する必要がある。このため、摺動孔３１が、周方向において異なる分割体で形成されるので、摺動孔３１の真円度が低下してしまう。
【００４５】
これに対し、摺動軸部２７および被吸引部２８と収容部２９とを別体として設けておけば、ボディ２６に摺動孔３１を設けて、摺動孔３１に摺動軸部２７および収容部２９の一方を挿入し、その後に他方を挿入して圧入することで、アーマチャ２１の支持構造を形成することができる。このため、摺動孔３１の真円度を下げることなく、アーマチャ２１の支持構造を形成することができる。
【００４６】
〔変形例〕
実施例の燃料噴射弁１によれば、摺動軸部２７に収容部２９が圧入されてアーマチャ２１として一体化していたが、摺動軸部２７を収容部２９に圧入してアーマチャ２１として一体化してもよい。さらに、摺動軸部２７および被吸引部２８と収容部２９とを別体とすることなく、一体のアーマチャ２１として設けておき、ボディ２６の方を周方向に分割して複数の分割体としておき、これらの分割体によりアーマチャ２１を包囲するようにしてアーマチャ２１の支持構造を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  燃料噴射弁
２  噴孔
３  噴射弁体
６  電磁弁（アクチュエータ）
９  制御室
１０  流入流路
１１  流出流路
２０  ソレノイドコイル
２１  アーマチャ
２２  スプリング（付勢手段）
２３  制御弁体
２６  ボディ
２７  摺動軸部
２９  収容部
３２  穴
３３  開口面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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